麥姆斯咨詢獲悉，近日，哈爾濱工業大學深圳校區前沿學部理學院何思斯教授團隊在全聚合物儲能領域取得重要突破。相關成果以《界面互鎖限域水網絡電解質賦能高性能全聚合物纖維電池用于可穿戴電子器件》（Energetic all-polymer fiber batteries enabled by interface-interlocked water-in-network electrolytes for wearable electronics）為題，發表在國際頂級期刊《先進材料》（Advanced Materials）。
隨著柔性電子與智能可穿戴設備的飛速發展，人們對高能量、高安全性和高舒適性的柔性儲能器件提出了更高需求。纖維狀電池因具有本征柔性、輕量化和可編織特性，可與織物結構緊密集成，被認為是下一代可穿戴能源系統的理想選擇。然而，現有纖維電池多依賴液態電解液，存在封裝復雜、易泄漏以及長期穩定性不足等問題，嚴重限制了其實際應用。全聚合物水系準固態纖維電池雖兼具水系電解質的高離子導電性與聚合物基體的結構穩定性，但仍面臨電化學穩定窗口窄、聚合物電極易分解以及動態形變下電極/電解質界面失效等挑戰。
針對上述難題，何思斯教授團隊開發出一種新型“限域水網絡”準固態電解質，揭示了水分子在聚合物網絡中的非單調限域機制。研究人員通過調控聚合物網絡結構，有效調節了水分子的活性與動力學行為，從而拓寬了水系準固態電解質的電化學穩定窗口。同時，團隊結合預浸潤后原位界面聚合工藝，在纖維電極與電解質之間構筑機械互鎖界面，有效緩解了水誘導的界面剝離和形變下的接觸失效問題。
基于這一設計，團隊成功構建了高性能全聚合物水系鈉離子纖維電池。該電池不僅表現出良好的電化學性能和機械穩定性，還具備良好的加工與集成能力，可實現百米級規模化制備，并能夠像普通纖維一樣編織進智能織物中，為智能織物提供柔性、安全、穩定的能源單元。
基于“限域水網絡”準固態電解質的全聚合物水系纖維電池設計策略、規模化織物編織展示及智能織物化學傳感系統用于健康管理應用
值得關注的是，團隊進一步驗證了該纖維電池的實際應用潛力。通過將其與纖維狀化學傳感器集成，構建了面向健康管理的智能織物化學傳感系統，實現了人體健康相關信號的持續采集。與傳統剛性電池相比，該纖維電池織物電源能夠保持織物的高透氣性，有助于提升長時間穿戴的舒適性。該研究為聚合物調控限域水動力學和穩定電極/電解質界面提供了新思路，也為發展安全、柔性、可持續的可穿戴能源系統提供了重要支撐。
哈工大深圳校區為論文第一完成單位，哈工大深圳校區博士研究生賈康康、碩士研究生梁琦敏和博士研究生祝嘉浩為論文第一作者，何思斯教授為論文唯一通訊作者。該研究獲國家自然科學基金面上項目、深圳市醫學研究專項資金項目等資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.73599
《可穿戴傳感器技術及市場-2025版》
《面向可穿戴設備的傳感器和執行器-2025版》
《水凝膠技術及市場-2022版》
